PLOS ONE: Vultures of the Seas: hyperacidité Estomacs dans albatros comme une adaptation à Dispersées ressources alimentaires, y compris la pêche Wastes

Résumé

Les animaux sont principalement limités par leur capacité à acquérir de la nourriture, mais la performance digestive aussi des conditions l'acquisition d'énergie, et finalement remise en forme. théorie de la récolte optimale prévoit que les organismes se nourrissant de ressources inégales devraient maximiser leurs charges alimentaires au sein de chaque patch, et devraient digérer ces charges rapidement pour minimiser les frais de déplacement entre les parcelles alimentaires. Nous avons testé la prédiction de haute performance digestive albatros, qui peuvent ingérer des proies jusqu'à 3 kg, et se nourrissent des ressources alimentaires très dispersés dans l'océan austral. GPS-suivi de 40 albatros de l'archipel Crozet pendant la phase d'incubation a confirmé la recherche de nourriture mouvements de entre 475-4705 km, qui donnent oiseaux accès à une variété de proies, y compris les déchets de la pêche. De plus, en utilisant miniaturisés, les enregistreurs de données autonomes placés dans l'estomac de trois oiseaux, nous avons effectué les toutes premières mesures de pH gastrique et la température dans procellariformes. Ces niveaux de pH étonnamment bas révélées (moyenne 1,50 ± 0,13), nettement plus faible que dans les autres oiseaux de mer, et comparables à ceux des vautours qui se nourrissent de charognes. Ce faible pH de l'estomac donne albatros un avantage stratégique car elle leur permet une décomposition chimique rapide de la nourriture ingérée et donc une digestion rapide. Ceci est utile pour l'alimentation sur inégale, proies naturelles, mais aussi sur les déchets de la pêche, ce qui pourrait être une ressource alimentaire supplémentaire important pour albatros

Citation:. Grémillet D, Prudor A, le Maho Y, Weimerskirch H ( 2012) Vultures of the Seas: hyperacidité estomacs dans albatros comme une adaptation à dispersées ressources alimentaires, y compris les déchets de la pêche. PLoS ONE 7 (6): e37834. doi: 10.1371 /journal.pone.0037834

Editeur: Hans-Ulrich Peter, Institut d'écologie, Allemagne

Reçu 12 Mars 2012; Accepté le 25 Avril 2012; Publié 6 Juin, 2012 |

Droit d'auteur: © 2012 Grémillet et al. Ceci est un article en accès libre distribué sous les termes de la licence Creative Commons Attribution, qui permet une utilisation sans restriction, la distribution et la reproduction sur tout support, à condition que l'auteur et la source originelle sont crédités

Financement:. Cette étude a été financé par le Centre national de la Recherche Scientifique et de l'Institut polaire français Paul-Emile Victor (programme 109). Les bailleurs de fonds ont joué aucun rôle dans la conception de l'étude, la collecte et l'analyse des données, la décision de publier, ou de la préparation du manuscrit

Intérêts concurrents:.. Les auteurs ont déclaré aucun conflit d'intérêts existent

Introduction

la capacité des animaux à survivre et se reproduire dans un environnement donné est souvent considérée comme étant essentiellement limitée par l'acquisition de l'énergie (la théorie métabolique de l'écologie [1]). Pourtant, deux goulots d'étranglement supplémentaires se produisent: (a) leur capacité à jeter l'excès de chaleur généré par l'activité musculaire (théorie de la limite de dissipation de la chaleur [2]), et (b) leur capacité à digérer les aliments. Cette dernière alternative a longtemps été négligée, mais Karasov, Diamond et ses collègues démontré l'existence de goulots d'étranglement digestifs dans une série d'espèces, les colibris (par exemple Selasphorus rufus
) étant l'exemple classique [3], [4]. Ecologiquement, la digestion est un processus fondamental car il ne conditionne pas seulement le sort des organismes individuels, mais aussi le flux de matière et d'énergie dans les réseaux alimentaires [5].

Biologiquement, la digestion sert à briser et assimiler la nourriture ingérée. Dans le tube digestif, il est aidé par barattage mécanique, à faible pH, enzymes digestives, et le symbiote occasionnelle [6]. La gravité de ce processus dépend en grande partie de la texture et la rusticité de la nourriture: lorsque le colibri mentionné ci-dessus se nourrit, nectar est facile à briser. À l'autre extrême, l'autruche ( Struthio struthio
) la nourriture est proverbialement difficile.

En particulier, les généralistes et /ou piégeurs doivent être capables de digérer un régime large, y compris la nourriture hardy [7 ]. De plus, la recherche de nourriture théorie prédit que les animaux se nourrissant de la nourriture inégale devraient être capables d'ingérer de grandes quantités, et de les digérer aussi rapidement que possible [8]. Ceci est particulièrement marquée chez les oiseaux qui doivent prendre l'air, même après les plus grands repas. Un excellent exemple de cette stratégie se trouve dans les vautours se nourrissent de charognes. Ces espèces ont de grands estomacs, et aussi très faible pH de l'estomac (1,5), qui joue un rôle crucial dans les parties dures chimiquement dissolution, en particulier les os [9]. Un pH de 1 à 2 est également optimale pour les enzymes protéolytiques qui jouent un rôle crucial dans la dégradation des aliments [10]
.

Dans l'océan Austral, série d'études ont porté sur la capacité des prédateurs marins d'acquérir des aliments [11], mais on sait peu sur leur physiologie digestive et les goulets d'étranglement potentiels digestifs. Dans les oiseaux de mer, un travail de pionnier a démontré que certaines proies, notamment le calmar, sont plus difficiles à digérer que d'autres, que l'alimentation sur les pistes de calmar à retard de vidange gastrique [12], et que les oiseaux mangent le calmar ont tendance à avoir des tracts plus digestifs [13].

Wandering albatros ( Diomedea exulans
), les plus grandes espèces d'oiseaux de mer existant, se nourrissent principalement de calmars capturés à la surface de l'océan [14]. Cependant, leur régime alimentaire ne se limite pas aux calmars, mais montre une grande variété d'autres proies comme les poissons, les charognes des oiseaux et mammifères marins, ainsi que les déchets de la pêche, dont la proportion varie selon les sites ou les étapes de la saison de reproduction [15] - [18]. Errant alimentaire albatros se produit dans des parcelles discrètes et imprévisibles; les oiseaux volent pendant des périodes prolongées avant d'ingérer un grand calmar ou d'autres proies à intervalles irréguliers [19]. La stratégie prédatrice la plus rentable est donc d'ingérer autant de nourriture que possible chaque fois que possible et de passer à un autre patch [20]. Albatross morphologie de l'estomac reflète cette contrainte évolutive, avec un volume estimé de 3-4 L [21], qui permet aux oiseaux d'ingérer de grandes pièces unique proie jusqu'à 3,2 kg [19], à savoir plus de 30% de leur propre masse corporelle. Après ces gros repas, albatros peuvent avoir des difficultés à décoller si les conditions de vent ne sont pas favorables, ce qui explique pourquoi ils restent souvent à la surface de l'océan pendant plusieurs heures [22]. Si elles ne parviennent à décoller rapidement (dans les vents forts), cette charge alimentaire supplémentaire peut augmenter leurs coûts de vol en augmentant la charge alaire [23]. albatros donc clairement devraient traiter de gros repas le plus rapidement possible, une stratégie qu'ils partagent théoriquement avec les vautours qui font face à nourrissage et de vol des contraintes similaires.

Dans ce contexte, nous avons testé l'hypothèse que les albatros errants sont des vautours de la mers, conçus pour digérer rapidement de grandes quantités de nourriture hardy comme le calmar, et sont donc pré-adaptés pour traiter rapidement les déchets de la pêche, une ressource se produisant récemment qui fournit de grandes quantités de nourriture pendant une courte période de temps. Pour résoudre ce problème, nous avons effectué GPS suivi des albatros en mer, et enregistré leur pH de l'estomac pendant et entre les repas. Ces niveaux de pH ont ensuite été comparés à ceux d'autres espèces d'oiseaux se nourrissant sur une variété de types d'aliments et vautour pH de l'estomac pour tester la prédiction que l'albatros hurleur pH de l'estomac est aussi faible que celle des vautours.

Méthodes

Ethique Déclaration

Toutes les procédures scientifiques ont été validés par le comité d'éthique de l'Institut polaire français (IPEV), ont été conduites selon ses lignes directrices et en vertu de permis de la Réserve Naturelle des Terres Australes et du comité . de l'Environnement Polaire

L'étude a été menée dans Janvier - Mars 2011 sur l'île de Possession (46 ° S, 51 ° E), archipel de Crozet, océan Austral. albatros ont été étudiés pendant l'incubation, une période pendant laquelle les parents prennent des changements au nid tandis qu'un partenaire fourrages en mer pour des périodes de quelques jours à un mois [24]. Les oiseaux ont été capturés au nid dans le cadre d'un programme de leur comportement alimentaire suivi à long terme. Un grand soin a été pris pour réduire au minimum le stress lors de la manipulation, qui a duré < 10 min dans tous les cas. Les oiseaux étaient soit équipée d'un enregistreur de données GPS pour enregistrer leurs mouvements en mer, ou avec un enregistreur de données de pH pour enregistrer pH de l'estomac.

Nous avons utilisé miniaturisés enregistreurs GPS (i-gotU

Positionnement GPS , mobile action Technology Inc, New Taipei City, Taiwan, 44,5 × 28,5 × 13 mm, 20 g soit 0,2% de masse corporelle des oiseaux) attaché avec du ruban adhésif étanche aux plumes. Les oiseaux ont été capturés et équipés du GPS après qu'ils ont été soulagés par leur partenaire et étaient sur le point de partir pour un voyage de recherche de nourriture en mer. Dispositif et la bande ont été enlevés à leur retour dans la colonie après un voyage de recherche de nourriture simple. Cette technique a été utilisée avec succès sur cette espèce pendant près de deux décennies [25], sans effets mesurables sur le comportement, la reproduction ou la survie [26]. Les dispositifs ont été programmés pour enregistrer une position GPS toutes les 15 min à travers le voyage de recherche de nourriture. Les données enregistrées ont été cartographiées sur Google Earth® pour illustrer l'albatros hurleur gamme de la maison en mer.

Estomac pH et de température Enregistrements

Nous avons étudié le pH de l'estomac et de la température en utilisant autonomes, enregistreurs miniaturisés enfermés dans un titane un logement qui a été avalé par les oiseaux et est resté dans l'estomac pendant le temps de la mesure. Les dispositifs utilisés (pH-mètre, Earth & Technologies océaniques, Kiel, Allemagne, 11 cm de long, 2 cm de diamètre, masse 80 g soit 0,9% de la masse corporelle des oiseaux) sont décrits en détail dans [27], qui fournissent également tous les détails nécessaires sur la préparation, les procédures d'étalonnage et de traitement des données. Les dispositifs ont été mis à enregistrer pH (précision 0,02 unités de pH) et la température (précision < 0,1 ° C) toutes les dix secondes. Les données de température ont été analysés ci-après [21] et [28] de manière à estimer la masse de proie capturés en mer en utilisant l'amplitude et la durée de la chute de température enregistrée dans l'estomac après l'ingestion des proies.

La procédure de déploiement dans le domaine suivi de près les enquêtes précédentes menées dans les mêmes espèces [28], en utilisant des dispositifs de la même masse et la taille, qui néanmoins n'a enregistré la température de l'estomac: les oiseaux ont été amenés à avaler le pH-mètre au début de l'expérience, et il a été récupéré à la fin de la mesure par rinçage à l'estomac, une technique qui a été régulièrement utilisée pour recueillir le contenu de l'estomac des oiseaux de mer dans le but d'études alimentaires [29].

Résultats

GPS- suivi

Nous avons équipé un total de 43 oiseaux avec des enregistreurs GPS. Un dispositif n'a pas de recueillir des données, un second a été perdu en mer, et un troisième seulement recueilli des données pendant 12 heures. Par conséquent, un total de 40 pistes complètes ont été recueillies, pour les déplacements entre 3,6 et 21,1 jours en mer (moyenne de 9,3 ± 4,9), au cours de laquelle les oiseaux ont voyagé entre 475 et 4507 km (moyenne 3511 ± 2718). Comme démontré dans les travaux antérieurs, la durée des voyages était très variable, avec des déplacements se produisant sur les eaux océaniques, ainsi que sur le bord du plateau (Fig. 1).

Estomac température et pH Patterns

Nous avons équipé un total de 5 oiseaux avec pH-mètres. Deux individus ont été équipés pour quelques heures au nid pendant une phase initiale d'essai, tandis que trois étaient équipés avant d'aller à la mer. Dans le dernier groupe, un seul oiseau revint au nid avec son pH-mètre, les deux autres régurgité le dispositif en mer, quelque chose qui avait déjà eu lieu dans les études précédentes utilisant des enregistreurs d'estomac similaires [28], car ce sont les mécanismes naturels par lequel albatros et autres oiseaux de mer évacuer les pièces alimentaires indigestes, tels que les becs de calmars.

Nous avons donc analysé le pH et la température des enregistrements d'estomac pour trois oiseaux. Dans l'oiseau qui est sorti de la mer (pour une période de 7 jours, Fig. 2), basale pH de l'estomac était extrêmement faible (pH 1,35 ± 0,14), parfois décroissante à pH 0,51. enregistrements de température parallèle indiqué ingestion de proies à froid (Fig. 2), qui a estimé la masse était en moyenne de 110 ± 280 g. Les proies sont parfois grandes, jusqu'à un montant estimé 1160 g. Après la prise de ces articles de grande taille, de l'estomac pH a fortement augmenté (jusqu'à pH 4,88), et ré-acidification aux niveaux de référence n'a eu lieu au sein de plusieurs heures à un jour (Fig. 2). Les deux oiseaux qui sont restés sur le nid et ne se nourrissent ont montré des niveaux estomac pH stables, très faibles (pH moyen de 1,50 ± 0,13 et 1,65 ± 0,10, respectivement). Ces valeurs sont en ligne avec le niveau du rez-de pH enregistrés dans l'oiseau qui est sorti à la mer, et la ligne de base pH moyen était donc pH 1,50 ± 0,13 dans les trois oiseaux.

Discussion

Utilisation le premier enregistrement de l'estomac pH jamais réalisée dans un pétrel butinage, nous validons notre prédiction que le pH de l'estomac des albatros est extrêmement faible (Fig. 2). Cette faible pH est très proche du pH de l'estomac de référence enregistré en dos blanc vautours fauves (Fig. 3, [30]), et est significativement plus faible que les niveaux de pH enregistrés dans une variété d'autres espèces d'oiseaux de mer qui se nourrissent principalement de poissons et étaient précédemment étudié en utilisant les mêmes miniaturisés, pH-mètres autonomes (Fig. 3).

Nos résultats sont basés sur un échantillon de taille très limitée, constitué d'un seul enregistrement à la mer et deux pour les oiseaux au nid. Ils devraient être complétés par d'autres enregistrements sur un plus grand nombre d'oiseaux à travers les différentes étapes du cycle de reproduction et aussi à travers les différentes espèces de pétrels montrant contrastées préférences alimentaires. Cependant, nos trois enregistrements montrent des niveaux extrêmement bas constants, la ligne de base de pH de 1,5 en moyenne. Ces paramètres physiologiques sont peu susceptibles d'afficher une forte variabilité inter-individuelle, et les écarts en effet standard pour les mesures de pH gastrique menées dans d'autres espèces d'oiseaux sont dans la même unité de pH. Nous sommes donc confiants que nos enregistrements montrent très acide (< 2) pH de l'estomac dans les albatros

bas tel pH favorise la digestion chimique rapide de la nourriture et est également optimale pour enzyme protéolytique cinétique [10].. Il est probable que cette caractéristique physiologique a évolué en réponse à une alimentation composée en grande partie de calmar, et à une répartition inégale de cette ressource alimentaire résultant dans de grands repas rares. La stratégie d'albatros est en effet de couvrir de longues distances rapidement et à faible coût, d'augmenter la probabilité de rencontrer des bancs de proies dispersées dont la distribution est imprévisible [22], [31]. Ils attrapent en moyenne une proie tous les 200 km, et une proie peut être aussi lourd que 3,2 kg [22], une charge supplémentaire qui augmente la charge alaire et réduire optimalité de vol [23], [32]. Comme indiqué ci-dessus, ils restent souvent à la surface de la mer pendant plusieurs heures après avoir avalé de grandes proies [22]. Ce temps passé sur la surface de la mer sans capture de proies supplémentaire correspond probablement à leur temps de digestion, une période au cours de laquelle un faible pH de l'estomac leur permet de traiter rapidement les aliments, à prendre son envol à nouveau et voler les coûts le plus bas possible énergétiques [31]. Être capable de digérer rapidement de grands repas représente un avantage important en réduisant le temps passé sur l'eau, ou les frais de vol. Cette stratégie est l'équivalent marin à celui des vautours butinage, qui restent également sur le sol après de gros repas

Cependant, la faible pH de l'estomac représente également un avantage stratégique pour les oiseaux de mer se nourrissant des déchets de la pêche:. Ils peuvent absorber de gros volumes de cette ressource inégale, et les digérer rapidement. Les observations directes autour des îles Crozet-Kerguelen réalisées à partir des palangriers produisant des déchets (A. Prudor, données non publiées) montrent que albatros sont les espèces dominantes au sein des espèces multiples troupeaux qui fréquentent les navires de pêche en raison de leur grande taille du corps et le comportement agressif [31 ]. Ils ont aussi le volume de l'estomac suffisant pour ingérer de grandes quantités de ces déchets, mais après un gros repas ils restent généralement à la surface de l'océan pendant plusieurs heures.

albatros des îles Crozet sont censés nourrir dans une certaine mesure déchets provenant de palangriers récolte légine ( Dissostichus eleginoides
), mais la quantité de déchets de la pêche qu'ils consomment réellement reste à déterminer, ainsi que l'incidence de cette ressource alimentaire artificielle sur des oiseaux de mer remise en forme apparente. En effet, les déchets de la pêche sont généralement bénéfiques pour les oiseaux nécrophages [33], mais dans certains cas, ils ont mis des pièges écologiques et diminuent le succès de reproduction [34].

Remerciements

Nous sommes reconnaissants à tous les participants l'équipe 48e hivernante Crozet, notamment Maxime Loubon, Anaëlle Atamaniuk, Simon-Pierre Babski et Jérémy Tornos pour leur aide dévouée pendant le travail de terrain. Un grand merci aussi à Emilie Tew Kai et Bénédicte Martin pour l'informatique et de l'assistance illustrative.

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